时空大数据ppt课件

王家耀王家耀时空大数据：挑战与机遇2024年5月25日解放军信息工程大学解放军信息工程大学 王家耀时空大数据：挑战与机遇2023年8月5日解放军信息101020304引言时空大数据面临的挑战与机遇CONTENT“互联网+”与大数据05总结01020304引言时空大数据面临的挑战与机遇CONTENT201引言PART ONE01引言PART ONE31.引言当前，人们都在谈论“大数据”，甚至认为全球信息化已迈入“大数据时代”。随着智能感知、互联网和物联网及云计算（互联网+）等新兴信息技术的迅速发展，人们的行为、位置，甚至身体、生理特征，大气、水质、环境的每一点变化，都成为了可被感知、记录、存储、分析和利用的数据；事实上，随着全球卫星导航定位技术、天空地一体遥感技术、地理信息系统技术和通信网络技术的发展，地球表层的几何特征和物理特征等，早就成为了可被感知、记录、存储、分析和利用的地理时空数据（时空数据）。因此，“大数据时代”的到来，是信息时代数字化、网络化和智能化发展的必然趋势，是全球信息化发展到高级阶段的产物。1.引言 当前，人们都在谈论“大数据”，甚至认为全球信息化已41.引言“大数据”正在成为人类社会创造大价值，一切靠数据说话，凭数据决策，已经成为人们必须面对的问题。正因为如此，关注并从事该领域研究的人越来越多，特别是近几年来，一些学者撰写和出版了不少有关大数据的著作，各地先后成立了不少大数据方面的中心、实验室、研究院等。1.引言“大数据”正在成为人类社会创造大价值，一切靠数据说51.（英）迈尔-舍恩伯格，（英）库克耶著，盛杨燕，周涛译，大数据时代M，浙江人民出版社，2013.62.（美）BillFranks著，黄海，车皓阳，王悦等译，驾驭大数据M，人民邮电出版社3.（美）著，王斌译，大数据挖掘M，人民邮电出版社，2013.24.（英）迈尔-舍恩柏格著，袁杰译，删除：大数据取舍之道M，浙江人民出版社，2013.15.涂子沛著，大数据M，广西师范大学出版社，20126.（美）JureLeskovec，AnandRajaraman，JeffreyDavidUllman著，王斌译，大数据：互联网大规模数据挖掘与分布式处理（第2版）M，人民邮电出版社，2015.77.（美）坎塔尔季奇著，王晓海，吴志刚译，数据挖掘：概念、模型、方法和算法(第2版)M，清华大学出版社，2013.18.（美）JiaweiHan等著，范明等译，数据挖掘：概念与技术M，机械工业出版社，2012.31.引言撰写出版的著作：（英）迈尔-舍恩伯格，（英）库克耶著，盛杨燕，周涛译，大数据69.段云峰，秦晓飞著，大数据的互联网思维M，电子工业出版社，2015.1010.（美）埃里克西格尔著，周昕译，大数据预测M，中信出版社，2015.411.（美）BernardMarr著，秦磊，曹正凤译，智能大数据SMART准则：数据分析方法、案例和行动纲领M，电子工业出版社，2015.1012.（美）陈封能，（美）斯坦巴赫，（美）库玛尔著，范明等译，数据挖掘导论（完整版）M，人民邮电出版社，2011.113.（美）MichaelManoochehri著，戴志伟，许杨毅等译，寻路大数据：海量数据与大规模分析M，电子工业出版社，2014.1114.杨旭著，重构大数据统计M，电子出版社，2014.815.杨轶莘著，大数据时代下的统计学M，电子出版社，2015.916.陈建英，黄演红著，互联网+大数据精准营销的利器M，人民邮电出版社，2015.81.引言段云峰，秦晓飞著，大数据的互联网思维M，电子工业出版社，717.吴朝晖，陈华钧，杨建华著，空间大数据信息基础设施M，浙江大学出版社，2013.118.（美）库兹韦尔著，李庆诚，董振华，田源译，奇点临近（2045年，当计算机智能超越人类）M，机械工业出版社，2016.319.（美）杰瑞卡普兰著，李盼译，人工智能时代（人机共生下财富、工作与思维的大未来）M，浙江人民出版，2016.420.（美）雷库兹韦尔著，盛杨燕译，人工智能的未来（揭示人类思维的奥秘）M，浙江人民出版社，2016.321.（日）松尾丰，盐野诚，陆贝施译，大智能时代：智能科技如何改变人类的经济、社会与生活M，机械工业出版社，2016.122.王汉华，刘兴亮，张小平著，智能爆炸（开启智能新时代）M，机械工业出版社，2015.923.王家耀等编著，网格地理信息服务概论M，科学出版社，2014.61.引言吴朝晖，陈华钧，杨建华著，空间大数据信息基础设施M，浙江81.国 家 超 级 计 算 天 津 中 心 大 数 据 处 理 技 术 与 应 用 国 家 地 方 联 合 工程实验室2.中国科学院大学工程管理与信息技术学院大数据工程技术研究室3.浙江省海洋大数据工程技术重点实验室4.江苏省大数据工程技术实验室（创建于2011年，依托单位：南京信息工程大学）5.南京大学PASA大数据实验室（创建于2010年，依托单位：南京大学）6.四川省成都市电子科大大数据研究中心（创建于2014年，依托单位：成都电子科技大学）7.京津翼大数据研究中心（创建于2015年，依托单位：首都经济贸易大学）1.引言成立的研究机构：1.国家超级计算天津中心大数据处理技术与应用国家地方联合 98.中国国际经贸大数据研究中心（创建于2012年，依托单位：国家工业和信息化部和电子商务协会）9.中国教育大数据研究院（创建于2015年，依托单位：曲阜师范大学和中国统计信息服务中心）10.农业互联网大数据中心（创建于2015年，依托单位：中国农业大学和软通动力信息技术（集团）有限公司）11.环保大数据研究中心（创建于2014年，依托单位：西安交通大学）12.中国旅游大数据研究中心（创建于2015年，依托单位：北京第二外国语学院）13.国家级大数据产业发展集聚区（创建于2015年，依托单位：贵阳贵安）14.武汉东湖大数据交易中心（创建于2015年，依托单位：武大吉奥、武汉智慧产业园、汉口银行、武汉东湖创投）1.引言8.中国国际经贸大数据研究中心（创建于2012年，依托单位：1015.智能地学信息处理湖北省重点实验室（创建于2015年，依托单位：中国地质大学（武汉）16.华东师范大学数据科学与工程研究院（创建于2012年，依托单位华东师范大学）17.山东农业大学农业大数据研究中心18.厦门大学云计算域大数据研究中心19.华中科技大学大数据数据流联合研究中心20.石油大学大数据研究中心21.清华大学遥感大数据研究中心22.湖南大学大数据处理与行业应用研究中心（创建于2013年，依托单位：湖南大学）23.北京大学大数据技术研究院（创建于2014年，依托单位北京大学）1.引言15.智能地学信息处理湖北省重点实验室（创建于2015年，依111、论述商业大数据的多（受商业利益驱动）的多，研究科学大数据的少（科学决策驱动不够）2、研究一般大数据的多，而涉及时空大数据的少，这涉及对大数据与时空大数据本质的认识问题3、研究大数据统计分析的多，真正研究大数据挖掘与知识发现的少4、试图掌握（拥有）大数据的多，而真正应用大数据的少，有的甚至不知道怎样应用大数据5、数据隐含价值技术发现价值应用实现价值或数据大数据统计分析与挖掘决策支持的大数据技术系统尚未形成6、大数据的产业化还刚刚起步，更未形成大数据产业体系（软件产品、软硬件集成产品、数据产品）7、数据科学的边界还不够清晰，大数据理论研究薄弱，更未形成大数据理论体系1.引言面临的问题：1、论述商业大数据的多（受商业利益驱动）的多，研究科学大数据1202“互联网+”与大数据PART TWO02“互联网+”与大数据PART TWO132.“互联网+”与大数据2015年3月5日上午举行的十二届全国人大三次会议上，李克强总理在政府工作报告中首次提出“互联网+”，制定了“互联网+”行动计划，旨在推动移动互联网、物联网、云计算、大数据等与现代制造业结合，促进电子商务、工业互联网和互联网金融健康发展，引导互联网企业拓展国际市场。2016年3月18日公布的十三五规划纲要中提出，实施网络强国战略、实施“互联网+”和大数据战略及行动计划，分别在第三篇第十七章，第四篇专栏6（智慧农业），第五篇第二十三章及专栏8，第六篇第二十六章、第二十七章和第二十八章及专栏9，第八篇及专栏13（智慧城市），都提到了“互联网+”、大数据、智慧城市、智慧农业、智慧交通，等等。2.“互联网+”与大数据2015年3月5日上午举行的十二届全14“互联网+”本质上是互联网、物联网、云计算等新兴信息技术在各行各业“全工作流”、“全产业链”、“全价值链”中的深度融合集成创新应用，使之成为现代制造业、生产性服务业发展的新动力。本质现在“互联网+”已经开始融入各行各业。可以说，我们这个时代已经就此打上了“互联网+”的烙印，中国已经开启了“互联网+”时代的大门，将引起一场科技革命和产业变革。意义2.“互联网+”与大数据“互联网+”：“互联网+”本质上是互联网、物联网、云计算等新兴信息技术在各15跨界融合。+，就是跨界，就是变革，就是开放。创新驱动。传统的资源驱动方式创新驱动发展。重塑结构。打破原有的社会结构、经济结构、地缘结构、文化结构、管理模式。尊重人性。互联网力量之强大最根本的是源于对人性最大限度的尊重，对人体验的敬畏，对人的创造性的重视。真正体现“以人为本”。开放生态。“互联网+”本身就是开放的，重要的是化解掉过去制约创新的环境，真正实现“大众创业、万众创新”。连接一切。这是“互联网+”的目标。特征2.“互联网+”与大数据跨界融合。+，就是跨界，就是变革，就是开放。特征2.“互联网162.“互联网+”与大数据最早提出大数据时代到来的是全球知识咨询公司麦肯锡，该公司称：“数据，已经渗透到当今每一个行业和业务职能领域，成为重要的生产因素。人们对于海量数据的挖掘和应用，预示着新一波生产率增长和消费盈余浪潮的到来”。进入2012年以来，大数据（BigData）这个词越来越多的被提及，人们用它来描述和定义信息爆炸时代产生的海量数据。有的学者甚至认为，“这是一场革命，庞大的数据资源使得各个领域开始了量化进程，无论学界、商界还是政府，所有领域都将开始这种进程”。正是这种一切都可“量化”（数据化）的趋势，截止到2012年，数据量已从 TB（1TB=1024GB）级 跃 升 到 PB（1PB=1024TB）、EB（1EB=1024PB）乃至ZB（1ZB=1024EB）级。大数据时代的到来2.“互联网+”与大数据最早提出大数据时代到来的是全球知识172.“互联网+”与大数据国际数据公司（IDC）的研究结果表明，2011年的数据总量已高达1.82ZB，相当于当时全球每人平均生产200GB以上数据。IBM的研究称，整个人类文明所获得的全部数据中，有90%是2011-2012年生产的，预计到2020年，全世界所产生的数据规模将达到2012年的44倍。这将是一个“除了上帝任何人都必须用数据来说话”的时代的到来。大数据时代的到来单位：ZB1ZB=1024EB1EB=1024PB1PB=1024TB2.“互联网+”与大数据国际数据公司（IDC）的研究结果表182.“互联网+”与大数据企业经济效益的推动信息技术革命的推动从电子计算机的诞生，到数字化及数据存储设备的发展，到数据的在线（网络）传输，再到数据的智能化处理及智能服务，尤其是基于智能感知技术的穿戴设备的兴起，伴随而来的是分布式协同并行计算、网格计算、云计算和互联网技术的飞速发展，反映了大数据时代到来的脉络。大数据时代的到来的动因2.“互联网+”与大数据企业经济效益的推动大数据时代的到来的192.“互联网+”与大数据各国政府看好大数据的应用前景是决定性因素2012年3月，美国政府发布了大数据研究和发展倡议2012年4月，英国，美国，德国，芬兰和澳大利亚联合推出“世界大数据周”活动2013年9月，美国政府发布了第二轮大数据研究项目2014年5月，美国白宫发布了2014年全球大数据白皮书的研究报告大数据：抓住机遇，守护价值2014年我国首次将大数据写入政府工作报告中国国务院于2015年印发促进大数据发展行动纲要2016年3月公布的国家十三五规划纲要提出了“大数据战略及行动计划”大数据时代的到来的动因2.“互联网+”与大数据各国政府看好大数据的应用前景是决定性202.“互联网+”与大数据定义关于大数据的定义，目前还没有一个统一的公认的说法。综合Gartner公司的MervAdrian、麦肯锡全球数据研究所、Wikipedia和大数据研究机构Cartner等给出的定义（概念），可以认为：大数据是指其规模（体量）和复杂程度（多样性）都常常超出了目前数据库管理软件和传统数据处理技术在可接受的时间内（快速性）收集、存储、管理、检索、分析、挖掘和可视化（价值）能力的数据集的聚合。如何认识大数据2.“互联网+”与大数据定义如何认识大数据21定义variety多样性value低值性velocity快速性veracity不确定性类型多（文 本、图像、音频、视频）异构（无模式或模式不明显）非结构化数据占数据总量的80-90%大量的不相关信息高价值总量，低价值密度需要深度分析和挖掘处理速度快（1秒定律）每分钟谷歌有200万次访问流数据，实时更新（毫秒级）主要是新而非事后语法或语义的不确定性数据不一致、不完整引发的不确定性真伪难辨volume巨量性数据量TB-PB-EB未来18个月产生的数据量等于有史以来的数据量之总和特征（5V）2.“互联网+”与大数据如何认识大数据定义varietyvaluevelocityveracity222.“互联网+”与大数据大数据的价值与意义大数据时代会给人类社会带来什么变化？开大数据研究之先河的大数据时代一书给出了深刻的分析。该书作者舍恩伯格认为，大数据带来的信息风暴正在改变人们的思维、工作和生活；大数据开启了一次重大的时代转型，即思维变革、商业变革和管理变革。例如：大数据帮助政府制定经济结构调整和产业转型升级计划，实现“资源驱动创新驱动”和“程序驱动数据驱动”的转变。大数据帮助治理城市病（交通拥堵、环境恶化、洪涝灾害，）。大数据帮助政府制定、调控计划生育政策、户籍管理政策等。可以预见的趋势是以人为本的大数据战略，大才是地球的主宰，大数据都与人有关，要通过大数据解决人的问题。如何认识大数据2.“互联网+”与大数据大数据的价值与意义如何认识大数据232.“互联网+”与大数据大数据的类型互联网的大数据互联网是大数据发展的前哨阵地，据预测，到2020年，全球将总共拥有35ZB的数据量（1ZB=10亿TB）。用户行为数据用户消费数据用户地理位置数据互联网金融数据用户社交数据地图网站数据如何认识大数据2.“互联网+”与大数据大数据的类型互联网的大数据如何认242.“互联网+”与大数据大数据的类型政府的大数据大数据将成为一个国家综合国力的重要组成部分，未来对数据的占有和控制甚至将成为陆权、海权、空权之外的另一种国家核心资产。电网数据交通数据医疗卫生数据大气环保数据人文社会数据经济数据地理空间信息数据公共安全数据如何认识大数据2.“互联网+”与大数据大数据的类型政府的大数据如何认识252.“互联网+”与大数据大数据的类型企业的大数据企业转型数据企业精准营销数据企业物流数据数据源数据整合加工数据应用（数据供应链）如何认识大数据2.“互联网+”与大数据大数据的类型企业的大数据如何认识262.“互联网+”与大数据大数据的类型个人的大数据即与个人相关联的有价值的数据信息被有效采集后，由本人授权提供第三方进行处理和使用，并获得第三方提供的服务。未来每个用户可以在互联网上注册个人的数据中心，以存储个人的大数据信息，用户可以指定那些个人数据可被采集，并通过可穿戴设备植入芯片等感知技术来采集或捕捉个人的大数据。例如：如何认识大数据牙齿监控数据心率数据体温数据视力数据记忆能力数据社会关系数据运动数据饮食数据购物数据地理位置数据2.“互联网+”与大数据大数据的类型个人的大数据如何认识272.“互联网+”与大数据大数据的类型互联网大数据政府大数据企业大数据个人大数据如何认识大数据2.“互联网+”与大数据大数据的类型如何认识大数据2803时空大数据PART THREE03时空大数据PART THREE29时空数据：什么是时空数据指基于统一时空基准，与位置直接或间接相关联的地理要素（或现象）的自然、人文和社会信息的数据等。具有时间维（T）、空间维（S）和属性维（D）的多维等特征。3.时空大数据时空数据：什么是时空数据 指基于统一时空基准，与303.时空大数据什么是时空大数据指大数据与地理时空数据的融合，即以地球为对象、基于统一时空基准，活动于时空中与位置直接或间接相关联的大数据。这样界定时空大数据是基于两个事实：一是，人类生活在地球上，人类的一切活动都是在一定的时空（时间和空间）中进行的，而所有数据都是人类活动（社会、生产、生活）的产物；二是，从可视化角度讲，所有大数据只有当其与地理时空数据集成后，才能直观地为人们提供大数据的空间概念。3.时空大数据什么是时空大数据 指大数据与地理时313.时空大数据时空大数据揭示了几乎所有大数据都是在一定的时间和空间中产生的与位置直接或间接相关联的，大数据本质上就是时空大数据，它是现实地理世界空间结构与空间关系各要素（现象）的数量、质量特征及其随时间变化而变化的数据集的“总和”。时空大数据的本质3.时空大数据 时空大数据的本质323.时空大数据人类面临的全球性问题的变化。全球气候变暖导致天气极端异常，环境恶化导致生态严重破坏，灾害频发危及人类生命财产安全。这一切都迫切要求加强航天、航空对地观测和监控，从而产生大量对地观测和监控数据。人类需求的变化。人类生活在地球上，人类的一切活动都无不与地球时空信息相关，时间、空间、高程是地理时空信息的三要素，每个人的工作、学习和生活时刻都在产生时空数据。科学技术的发展变化。20世纪50年代以来，电子计算机技术、通信网络技术和智能感知技术得到了飞速发展，出现了无处不在、无时不在的泛在测绘，产生了大规模时空数据。时空大数据的背景3.时空大数据 时空大数据的背景333.时空大数据时空基准数据包括时间基准数据和空间基准数据两类。对于前者，有守时系统数据、授时系统数据和用时系统数据；对于后者，有大地坐标基准数据、高程基准和深度基准数据、重磁基准数据。时间基准是靠数十台甚至百余台高精度原子钟、铯钟的高精度时间数据来维持的，同时还有备份守时系统的数据。大地坐标基准是靠多个高精度框架点来维持的。时空大数据的类型3.时空大数据 时空大数据的类型343.时空大数据GNSS和位置轨迹数据包括GNSS基准站数据和位置轨迹数据。对于GNSS基准站数据，一个基准站1秒采样率一天的数据量约为70MB，按全国3000个基准站计算，则一天的数据总量约为210GB；位置轨迹数据指通过GNSS接收机、手机等记录的用户活动数据，可被用于反映用户的位置和用户的社会偏好及相关交通运行位置轨迹，包括个人、群体、交通、物流、信息流、资金流（运钞车、资金流进出点的时间）等位置轨迹数据。时空大数据的类型3.时空大数据 时空大数据的类型353.时空大数据空间大地测量与物理测量数据包括天文点数据、GPS和控制网数据、水准高程数据和水深数据。物理测量数据，包括重力场数据和磁力测量数据，其中对1000米格网，全国重力格网数据达100TB，还有各类卫星重力数据和海洋重力数据。海洋测绘数据包括水深测量数据；数字水深模型（DDM）数据；数字海洋地形模型（DCTM）数据；海洋水文数据；海上灯塔、浮标数据；海上障碍物数据；潮汐数据；海图数据；等等。时空大数据的类型3.时空大数据 时空大数据的类型363.时空大数据地图/航空图/各类专题地图/地图集包括数字矢量线划地图数据（DLG），如城市1:200、1:500、1:1000、1:2000、1:5000数字地图数据，各省（自治区、直辖市）1:10000数字地图数据，全国1:5万、1:25万、1:50万、1:100万数字地图数据，周边地区1:800万、1:250万；全球1:500万、1:1400万数字地图数据，全球1:500万、1:1400万数字地图数据；数字栅格地图数据（DRG）；数字航空图数据；数字地形模型数据（DTM）；数字高程模型（DEM）；全国数字正射影像地图数据（DOM达350TB）；世界、国家、省（自治区、直辖市）、市各类（种）地图集数据；网络（站）地图数据；电子地图数据；专题地图数据；数字地面模型数据（DSM）。时空大数据的类型3.时空大数据 时空大数据的类型373.时空大数据与位置相关联的空间媒体数据指具有空间位置特征且随时间变化的数字化文本、图形、图像、声音、视频、影像和动画等媒体数据，包括5种：一是，通信数据，如中国移动每月的电话通联记录（CDR）数据高达7-15PB；二是，社交网络数据，如FaceBook每月生成与位置相关的日志数据达300TB以上；三是，搜索引擎数据，如Google每天处理约20PB数据；四是，含有物流位置的电子商务数据，如淘宝网单日处理的数据总量达40PB；五是，城市监控摄像头数据，如上海平安城市部署的监控摄像头为60万只，未来5年计划达到100万只，其中10万只是高清摄像头，每天产生的位置监控数据达到PB级。时空大数据的类型3.时空大数据 时空大数据的类型383.时空大数据地名数据指地图/海图/航空图（地图集）上地理实体的名称注记。包括：居民地名称注记；居民地内突出建筑物、单位等名称注记；道路（含街道）名称及其附属设施名称注记；机场、港口、码头名称注记；江、河、湖、海、水库等水体名称注记；行政区域（单元）名称注记；地理区域（单元）名称注记。没有地名注记的影像数据，其价值也会降低。时空大数据的类型3.时空大数据 时空大数据的类型393.时空大数据影像数据包括卫星影像数据，如可见光、微波、红外、激光、雷达；多光谱、多分辨率、多时相；航空影像数据，如有人机、无人机、低空数据。据统计，仅0.5米分辨率影像覆盖全国一次的数据量可达65TB。截至目前，天绘测绘卫星（01、02）、资源三号卫星的入库影像数据量已分别达到约1000TB。时空大数据的类型3.时空大数据 时空大数据的类型4004面临的挑战与机遇PART FOUR04面临的挑战与机遇PART FOUR414.面临的挑战与机遇时空大数据带来的科学范式的变化美国著名科学哲学家THOMASS.KUHN（库恩）在TheStructureofScientificRevolutions（科学革命的结构）一书中提出“范式”的概念和理论：指的是一个共同体成员所共享的信仰、价值、技术等等的集合，指常规科学所赖以运作的理论基础和实践规范，是从事某一科学的研究者群体所共同遵 从 的 世 界 观 和 行 为 方 式。4.面临的挑战与机遇时空大数据带来的科学范式的变化 42计算机图灵奖得主JimGrey的四个科学范式理论第一第一范式范式(经验范式)产生于数千年前，是描述自然现象的，人们依靠经验和观察为依据进行科学研究，即依靠科学实验的方式探索未知。第二第二范式范式(理论范式理论范式)产生于几百年前，是以建模和归纳为基础的理论学科和分析范式，即在科学实验的基础上进行模型归纳形成相应的规则和理论。第三第三范式范式(计算范式计算范式)产生于几十年前，是以模拟复杂现象为基础的计算科学范式；即在科学实验很难进行、理论计算难于开展和归纳的情况下，采用模拟仿真方式以验证理论及方法正确的可能性，同时探索更广泛的科学领域；第四第四范式范式(数据密集型数据密集型范式范式)今天正在出现，是以数据考察为基础，联合理论、实验和模拟一体的数据密集计算的范式，即从数据入手，使用计算机程序对庞大的数据库进行挖掘，寻找数据之间的关系。从本质上讲，他们是利用计算机对海量数据进行研究，从而发现各种规则。4.面临的挑战与机遇计算机图灵奖得主Jim Grey的四个科学范式理论第一范式产43JimGrey四个科学范式理论适合GIScience1234第一范式：经验范式1、直观逻辑思维2、以观察者实验为依据产生于几千年前第二范式：理论范式1、科学假设、理论分析2、以理论思维和数据方法为依据产生于几百年前第三范式：计算范式1、模拟计算、系统综合方法2、以计算机的应用为标志产生于20世纪初第四范式：数据密集型范式1、以地理时空大数据为基础2、以互联网、物联网、云计算为新的技术手段今天正在出现4.面临的挑战与机遇Jim Grey四个科学范式理论适合GIScience12344当今的地理信息科学，正面临着时空大数据时代的全球性挑战，“第四范式”可能是解决面临挑战的具有本质性的理论、方法与技术，不仅是科研方式的转变，也是人们思维方式的大变化（大数据思维），通过大数据分析和大数据挖掘，可以发现过去的科学方法发现不了的新模式、新知识和新规律。这正是地理信息科学要解决的问题。所以，大数据时代的到来也是推动地理信息科学发展的重要因素，同时数据密集型科学范式也成为地理信息科学的科学研究范式。4.面临的挑战与机遇 当今的地理信息科学，正面临着时空大数据时代的全454.面临的挑战与机遇时空大数据带来的时空认知与传输模式的变化传统的地图空间认知与传输模式4.面临的挑战与机遇时空大数据带来的时空认知与传输模式的变46时空大数据时代的时空综合认知与传输模式现实的“地理世界”感知的“地理世界”重构的“地理世界”认知的“地理世界”传感器网传感器网接近接近指导行动指导行动反馈反馈地理信息处理地理信息处理各类各类地理信息产品的派生地理信息产品的派生理解、分析与挖掘理解、分析与挖掘“互联网互联网+”时时空大数据与空大数据与“GISGIS”模型模型现实世界的现实世界的第一次模型表达第一次模型表达现实世界的现实世界的第二次模型表第二次模型表达达用户对现实世界用户对现实世界的认知模型（知的认知模型（知识）识）时空大数据时代的时空综合认知与传输模式现实的感知的重构的认知474.面临的挑战与机遇时空大数据带来的地图学与地理信息工程学科研究重点的变化之一：由基础性专业化地图制图向多样化、个性化、大众化地图制图转移之二：由以数据获取为核心向多源异构时空大数据集成融合与同化转移之三：由按尺度构建与更新数据库向多尺度时空数据库自动生成与增量级联更新转移之四：由基于模型、算法、知识（规则）的制图综合向基于人类自然智能与人工智能深度融合（对话）的智能化综合转移之五：由传统空间分析向时空大数据挖掘与知识发现转移之六：由空间信息可视化向主题不确定、强交互、快速时空大数据可视化转移之七：由地图空间认知向以现实地理世界为对象，由感知的地理世界、重构的地理世界、认知的地理世界构成的全过程、多模式时空综合认知转移之八：由基于地图数据的地理信息系统向基于时空大数据的多模式时空信息服务转移4.面临的挑战与机遇时空大数据带来的地图学与地理信息工程学484.面临的挑战与机遇时空大数据理论、技术与产业n全球时空基准理论n多源异构地理时空大数据集成、融合与同化理论n时空大数据不确定性理论n时空大数据统计分析模型和大数据挖掘算法n时空大数据可视化理论围绕时空大数据科学理论体系、时空大数据计算系统与科学理论、时空大数据驱动的颠覆性应用模型探索等开展重大基础研究，构建时空大数据基础理论与方法体系。构建时空大数据理论体系4.面临的挑战与机遇时空大数据理论、技术与产业全球时空基准494.面临的挑战与机遇时空大数据理论、技术与产业构建时空大数据技术体系n高精度GNSS的全球化和时间系统的精准化技术n地理时空信息智能感知（时空大数据获取）技术n地理时空大数据分布式存储与管理技术n地理时空大数据并行智能处理技术n地理时空大数据挖掘与知识发现技术n地理时空大数据快速可视化技术n地理时空信息智能服务技术n地理信息“获取（传感网）处理（生产）应用（服务）”的“一体化”技术采用政产学研用相结合的协同创新模式和基于开源社区的开放创新模式，围绕时空大数据存储管理、时空大数据智能综合与多尺度时空数据库自动生成及增量级联更新、时空大数据清洗、数据分析与挖掘、时空大数据可视化、自然语言理解、深度学习与深度增强学、人类自然智能与人工智能深度融合、信息安全等领域进行创新性研究，形成时空大数据技术体系。4.面临的挑战与机遇时空大数据理论、技术与产业构建时空大数504.面临的挑战与机遇时空大数据理论、技术与产业构建时空大数据产品体系n改变传统地理信息产业思维方式，强化网络思维、“互联网+”思维、“互联网+GIS”产业思维n强力推进地理信息“获取（传感网）处理（生产）应用（服务）”的“全产业链”流程，彻底改变目前“三大环节”脱离的传统作业模式n在“互联网+”时空大数据背景下，真正实现地理信息“处理（生产）”由着重信息源一端向着重信息深加工一端转移，着力地理信息产品的多样化、个性化、定制化围绕时空大数据获取、处理、分析、挖掘、管理、应用等环节，研发时空大数据存储与管理软件、时空大数据分析与挖掘软件、时空大数据可视化软件等软件产品与软硬件集成产品和多样化数据产品，提供时空数据与各行各业大数据、领域业务流程及应用需求深度融合的时空大数据解决方案，形成比较健全实用的时空大数据产品体系。4.面临的挑战与机遇时空大数据理论、技术与产业构建时空大数514.面临的挑战与机遇“互联网+”时空大数据的应用“互联网互联网+”地理时空数据地理时空数据城市大数据（部门、行业）城市大数据（部门、行业）时时空空大大数数据据共共享享聚聚合合交交换换是共享、交换城市大数据的时空框架，是各部门、各行业信息共享、交换的平台，是一切大数据聚合在时空框架上的平台。同样，适用于“智慧地球”、“智慧中国”等建设。例例1：互联网：互联网+时空大数据时空大数据+智慧城市智慧城市4.面临的挑战与机遇“互联网+”时空大数据的应用“互联网+524.面临的挑战与机遇“互联网+”时空大数据的应用例例2：互联网：互联网+时空大数据时空大数据+生态生态n互联网+时空大数据+生态监测n互联网+时空大数据+生态旅游n互联网+时空大数据+生态食品n互联网+时空大数据+定位+地址灾害n互联网+时空大数据+定位+森林火灾n互联网+时空大数据+高精度数字高程模型+坡度图+居民点及其他地面建设设施我国8月10日成功发射的高分三号卫星，与高分一号、二号、四号和未发射的多颗卫星都是光学遥感卫星从而提供高精度光学对地观测数据不同，高分三号卫星是采用相控阵雷达成像微波遥感，具有全天时、全天候成像能力，高分辨率、高定量精度、大成像幅度、多成像模式和长寿命运行等特点，构成了相对全面的对地观测系统。既可以探底、也可以看海。4.面临的挑战与机遇“互联网+”时空大数据的应用例2：互联53时空大数据ppt课件54时空大数据ppt课件554.面临的挑战与机遇“互联网+”时空大数据的应用例例3：互联网：互联网+时空大数据的分享与安全时空大数据的分享与安全n如何在保证国家信息安全的前提下，最大限度地开放“互联网+”时空大数据，使时空大数据的价值最大化？n制定公开与非公开时空大数据政策，要以要素或对象时空大数据是否涉及国家安全而不以时空大数据的空间尺度（比例尺）来划分公开与非公开。经国家指定的机构过滤后，将能够公开的时空大数据由社会分享。n强化“互联网+”安全机制，保证非公开时空大数据的安全，没有“互联网+”安全，就没有“互联网+”4.面临的挑战与机遇“互联网+”时空大数据的应用例3：互联5605总结PART FIVE05总结PART FIVE575.总结（1）“互联网+”、大数据现在已经上升到国家发展战略，是新兴信息技术产业的重要领域，已经渗透到社会工作、学习、生活的方方面面，我们这个时代以近乎就此打上了“互联网+”与大数据的烙印，必将带来思维变革、商业变革和管理变革，我们必须认识“互联网+”大数据、适应“互联网+”大数据，应用“互联网+”大数据。（2）时空大数据是时空数据与大数据的融合，强调大数据的空间化（空间定位）。一切大数据都是人类活动（社会、生产、生活、交往）的产物，而人类的一切活动都是在一定的时间和空间进行的，所以大数据都具有时间和空间特征，从这个角度看，大数据本质上就是时空大数据。时空大数据是一个更为科学的术语。5.总结（1）“互联网+”、大数据现在已经上升到国家发展战略585.总结（3）时空大数据时代的到来，使我们面临前所未有的挑战和机遇。时空大数据带来了科学范式的变化，这就是当前所处的数据密集型科学范式（第四范式），可能是解决面临挑战的具有本质性的理论、方法与技术；时空大数据带来了地图学与地理信息工程学科着重点的变化，有可能实现“数据信息知识决策支持”到“数据知识决策支持”的转变；时空大数据带来了理论、技术与产业的变化，可能形成以时空大数据科学为核心的理论体系、以人类自然智能与计算机人工智能深度融合为核心的技术体系和以软件产品、软硬件集成产品和数据产品为核心的产品体系。（4）互联网+时空大数据有着广泛的应用领域，互联网+时空大数据+智慧城市、+生态文明建设、+智能交通、+智能电网、+智能物流、+智慧医疗、+智慧旅游、+智慧农业，。我们应该积极推动“互联网+”时空大数据分享与安全，在保证国家信息安全的前提下，最大限度地开放时空大数据，使时空大数据的价值最大化。5.总结（3）时空大数据时代的到来，使我们面临前所未有的挑战59致 谢 对报告中引用的有关文献的作者表示感谢！致 谢 对报告中引用的有关文献的作者表示感谢！